[发明专利]一种逐次逼近型模数转换器权重校准方法

说明书

本发明公开一种逐次逼近型模数转换器权重校准方法，所述权重校准方法为：在所述n个电容的电容阵列中，电容由高位到低位排列为C_n‑1,C_n‑2,...,C₀，第i位电容的权重表示为BW_i，并且满足条件：第i位权重电容C_i的权重，由电容C_i‑1,C_i‑2,...,C₀的权重逐次校准得到，其计算方法为：b₀,b₁,...,b_i‑1为校准C_i时得到的对应于电容C₀,C₁,...,C_i‑1的数字编码，BW₀为预设值，其中，i,j∈{0,...,n}，n为正整数。权重校准后，逐次逼近型模数转换器对于模拟输入得到非二进制冗余的数字编码b_n‑1b_n‑2...b₀，则根据公式得出二进制量化结果。本发明利用非二进制SARADC的冗余特性，即需要校准的高位的权重小于低位权重之和，使用SARADC已有的结构和转换机制进行校准，用低位来校准高位，在尽可能不增加电路的面积和复杂性的条件下，精确校准电容的位权重，实现高精度模数转换。

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种逐次逼近型模数转换器权重校准方法。

背景技术

模数转换器(ADC)将模拟信号转换成数字信号，是外部世界到数字计算机的桥梁。随着科学技术的发展，高精度ADC在工业，医疗，汽车等领域成为必不可少的芯片之一。高精度ADC(16-24位)通常可通过逐次逼近型模数转换器(successive approximation analogdigital converter，SARADC)和sigma-delta ADC实现。SARADC具有低延迟，便于多通道共享的优点，非常适用于多通道实时采样。基于电容的SARADC通过逐次比较输入电压信号和电容阵列产生的电压值，从高位到低位，得到输入信号对应的数字编码。电容阵列产生的电压值由已得到的比较结果决定。SARADC的精度受限于各模块的噪声和电容的匹配。噪声可以通过电路设计方法达到要求指标。电容的匹配是由集成电路制造工艺决定。由于制造过程的不确定性，会造成系统偏差和随机偏差，直接影响到SARADC的精度和线性度。电容的匹配性可以通过增大电容的尺寸改善，但会增加芯片面积，增加成本。现有技术中，会在SARADC里增加另一个校准电容阵列用来测量主电容阵列的偏差，得到偏差编码，然后在模数转换过程中，用偏差编码控制校准电容阵列，补偿偏差。这样的实现方法由于需要增加校准电容阵列和控制电路，增加电路的复杂性和面积。而且，通常的校准技术是基于二进制权重的SARADC，如果在转换过程中因为噪声，动态错误造成转换错误，这个错误将无法纠正。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种逐次逼近型模数转换器权重校准方法，基于非二进制权重冗余SARADC的特性，运用SARADC自身的电容阵列的低位电容权重逐次校准高位电容权重，从而实现高精度转换。

本发明提出的逐次逼近型模数转换器权重校准方法，所述逐次逼近型模数转换器包括：有n个电容的电容阵列，所述逐次逼近型模数转换器用于在权重校准后进行模数转换输出数字编码b_n-1b_n-2...b₀，其特征在于，所述权重校准方法具体为：

在所述n个电容的电容阵列中，电容由高位到低位排列为C_n-1,C_n-2,...,C₀，第i位电容的权重表示为BW_i，并且满足条件：